Механическая обработка металла: основные методы и инструменты

Механическая обработка металла является одним из важнейших процессов в металлообработке. От качества этого процесса зависят характеристики готовых деталей и изделий.

Основные виды механической обработки металла

Существует несколько основных видов механической обработки металла:

1. Обработка резанием:
   Точение. Фрезерование. Сверление. Резка.
2. Обработка давлением:
   Ковка. Штамповка. Прессование.
3. Термическая обработка.
4. Электрофизическая обработка.

Рассмотрим подробнее некоторые из этих методов.

Обработка резанием

Обработка резанием - наиболее распространенный метод механической обработки металла. Он заключается в удалении слоя материала с поверхности заготовки с помощью режущего инструмента.

Точение

Точение относится к обработке механической обработке металла резанием и применяется для изготовления деталей, имеющих форму тел вращения - валов, осей, втулок и т.д. При точении заготовка вращается, а резец совершает поступательное движение.

Фрезерование

Еще один распространенный вид обработки резанием - фрезерование. В отличие от точения, при фрезеровании главное движение совершает режущий инструмент - фреза. Фрезерование позволяет обрабатывать плоские и фасонные поверхности.

Обработка давлением

При обработке металла давлением форма и размеры заготовки изменяются без снятия слоя материала. К основным разновидностям относятся:

• Ковка.
• Штамповка.
• Прокатка.

Такая обработка позволяет получать поковки и штамповки сложной конфигурации, значительно повышает прочностные характеристики металла.

По данным исследования, проведенного в 2018 году, наиболее востребованными видами механической обработки металла в машиностроении являются точение (35% всех операций), фрезерование (25%) и сверление (15%).

Применяемое оборудование

Механическая обработка металла проводится на специальных станках с использованием режущего или деформирующего инструмента. К наиболее распространенным видам оборудования относятся:

Большое распространение в последние годы получили обрабатывающие центры с ЧПУ, позволяющие автоматизировать процессы механической обработки металла. Применение станков с ЧПУ повышает точность обработки и снижает трудоемкость.

Преимущества механической обработки

К достоинствам механических методов обработки металла можно отнести:

• Высокая производительность по сравнению с другими методами
• Возможность получения высокой точности размеров деталей
• Хорошее качество обработанной поверхности
• Относительно невысокая стоимость

Благодаря этим преимуществам, механическая обработка занимает лидирующие позиции и активно применяется во всех отраслях машиностроения.

Современные технологии механической обработки металла

Наряду с традиционными методами, в последние годы все большее распространение получают новые высокотехнологичные способы механической обработки металла. К ним относятся:

Лазерная резка

Лазерное излучение фокусируется на металлической заготовке, нагревая участок до высокой температуры. Под действием тепловой энергии происходит плавление и испарение материала с образованием узкого реза. Лазерная резка отличается высокой скоростью и точностью.

Плазменная резка

Разновидность термической резки металла с использованием направленного потока плазмы, образующегося при пропускании газа через электрическую дугу. Позволяет резать листовой металл толщиной до 150 мм.

Электрохимическая обработка

Метод обработки металла с применением электролитического растворения материала под действием электрического тока. Используется для заточки режущих инструментов, полировки поверхностей.

Автоматизация процессов обработки

Внедрение мехатронных систем, робототехнических комплексов и оборудования с ЧПУ позволяет максимально автоматизировать операции механической обработки металла. Это обеспечивает:

• Повышение производительности и сокращение производственного цикла.
• Снижение себестоимости продукции.
• Улучшение качества и точности обработки деталей.
• Сокращение доли ручного труда.

Перспективные направления развития технологий

Среди наиболее многообещающих трендов в области механической обработки металлов можно отметить:

• Гибридные методы, сочетающие традиционную механическую обработку и новые высокотехнологичные подходы.
• Аддитивные технологии (3D-печать металлических деталей).
• Искусственный интеллект и машинное обучение для оптимизации режимов резания.

Развитие этих направлений открывает новые возможности для повышения эффективности производства и качества выпускаемых изделий из металла.

Экологические аспекты

Процессы механической обработки металла сопровождаются образованием стружки, шлама, СОЖ и выбросов вредных веществ. Для снижения экологической нагрузки необходим комплекс мер:

• Применение высокопроизводительного режущего инструмента.
• Использование экологичных СОЖ.
• Очистка и утилизация отходов.

Внедрение передовых технологий механической обработки металла позволит сократить расход материалов и энергии, повысить экологичность производства.

Требования к персоналу, занятому механической обработкой металла

Успешное выполнение операций по механической обработке металлов во многом зависит от квалификации персонала. К работникам предъявляется ряд требований:

• Наличие профильного образования.
• Опыт работы с металлообрабатывающим оборудованием не менее 2-3 лет.
• Знание технологий и методов механической обработки.
• Умение разрабатывать управляющие программы для станков с ЧПУ.
• Навыки технического контроля качества деталей.

Пути снижения себестоимости обработки

Чтобы сделать механическую обработку металлов более экономически эффективной, можно предпринять следующие меры:

1. Внедрение высокопроизводительного оборудования и инструмента.
2. Оптимизация технологических режимов обработки.
3. Автоматизация вспомогательных операций.
4. Уменьшение доли брака путем контроля качества.
5. Использование более дешевых материалов при обеспечении заданных требований к деталям.

Обучение и повышение квалификации

Для подготовки высококвалифицированных кадров, способных выполнять современные операции механической обработки, необходимо:

• Организовать обучение персонала прямо на предприятии.
• Направлять сотрудников на курсы повышения квалификации.
• Стимулировать самообучение (выделить время, возместить затраты на литературу и т.д.).